23.3.2 管道选型
1.管径的一般要求
(1)管道直径的设计应满足工艺对管道的要求,其流通能力应按正常生产条件下介质的最大流量考虑,其最大压降应不超过工艺允许值,其流速应位于根据介质的特性所确定的安全流速范围内。
(2)综合权衡建设投资和操作费用。一套化工装置的管道投资一般占装置投资的20%左右,因此在确定管径时,应综合权衡投资和操作费用这两种因素,取其最佳值。
(3)不同流体按其性质、状态和操作要求的不同,应选用不同的流速。黏度较高的液体,摩擦阻力较大,应选较低流速,允许压降较小的管道。为了防止因介质流速过高而引起管道冲蚀、磨损、振动和噪声等现象,液体流速一般不宜超过4 m/s;气体流速一般不超过其临界速率的85%,真空下不超过100 m/s;含有固体的流体,其流速不应过低,以免固体沉积在管内而堵塞管道,但也不宜太高,以免加速管道的腐蚀或磨损。
(4)同一介质在不同管径的情况下,虽然流速和管长相同,但管道的压降可能相差较大,因此在设计管道时,如允许压降相同,小流率介质应选用较低流速,大流率介质应选用较高流速。
(5)在确定管径后,应选用符合管材的标准规格,对于工艺用管道,不推荐用DN32、DN65、DN125的管子。
2.管径的计算依据
由选定的管内流体流速按式(23-1)计算管子内径,并修正到符合公称直径要求:
式中,V为流体在操作条件下的体积流量,单位为m3/s;u为流体的流速,单位为m/s;d为管子内径,单位为m。
各种条件下各种介质常用流速可查取相关参考值。
3.最经济管径
管径的选择是管道设计中一项重要的内容,管道的投资与克服管道阻力而提供的动力消耗费用密切相关,因此对于长距离大直径管道应选择最经济管径。最经济管径的选择,即找出式(23-2)的最小值:
式中,M为每年生产费用与原始投资费用之和;E为每年消耗与克服管道阻力的能量费用(生产费用);A为管道设备材料、安装和检修费用;P为管道设备每年消耗部分,以占设备费用的百分比表示。用图示法可以找出M的最小值。以任意假定的直径求得M,以M为纵坐标、管径为横坐标,即可求得管道的最经济直径。
4.管壁厚度
一般地,低压管道的壁厚可凭经验选用;较高压力管道的壁厚可按壁厚公式求出,也可按表23-2选择,另外还要考虑材质的因素。
表23-2 常用公称压力下的管壁厚度
注:①PN为公称压力,单位为MPa。
5.管道号
(1)管道号组成
根据HG 20559—93《管道仪表流程图设计规定》的相关规定,管道号由五部分组成,每个部分之间用一短横线隔开:第一部分为物料代号。第二部分为该管道所在工序(主项)的工程工序(主项)编号和管道顺序号,简称为管道编号。第三部分为管道的公称直径。第四部分为管道等级。第五部分为隔热、保温、防火和隔声代号。第一部分和第二部分统称为基本管道号,它常用于管道在表格文件上的记述、管道仪表流程图中图纸和管道接续关系标注和统一管道不同管道号的分界标注。
图23-3为管道号编号典型图示。
图23-3 管道号编号典型图示
(2)管道号各部分含义说明
第一部分(https://www.daowen.com)
物料代号用规定的大写字母表示管内流动的物料介质,物料字母代号参见HG 20559.5—93《管道仪表流程图上的物料代号和缩写词》。工程设计中需要但在规定中没有列入的物料代号应根据工程要求由工艺系统专业负责人编制,经设计经理批准后在工程设计中使用。
第二部分
工程工序(主项)编号和管道顺序号由两个或三个单元组成,一般用数字或带字母(字母要占一位数,大小与数字相同)的数字组成。
①工程工序(主项)编号单元
工程工序(主项)编号是工程项目给定的,由装置内给配给每一个工序(主项)的识别号,用两位数字表示,如01、10等。
②管道顺序号单元
顺序号是一个工序(主项)内对一种物料介质按顺序排列的一个特定号码,每一个工序(主项)对每一种物料介质都从01起编号。管道顺序号用两或三位数字表示,当大于999时,管道顺序号用四位数字表示。
③系列号单元
在一个工序(主项)中,当存在完全相同系统(指各系统的设备、仪表、管道、阀门和管件)时,这些相同的管道号中除了系列号单元外的其他各部分、各单元都完全相同。系列号采用一位大写英文印刷体字母表示,通常不用O和I。
对于互为备用的设备、管件(如泵、过滤器、仪表、旁路等),以及并列、大小相同重叠的设备(如并列换热器等)的接管管道,都不属于采用系列号编号的范围。
第三部分
管道尺寸用管道的公称直径表示。
①对于公制尺寸管道,如DN100、DN150只表示为100、150,单位“mm”省略。
②对于英制尺寸管道(如焊接钢管),也用公称直径表示,如2″表示为50,单位“mm”省略。
③管道尺寸的其他表示方法应根据工程特点和要求须经设计经理批准后使用,并表示在管道仪表流程图首页上。
第四部分
①第一单元
管道的公称压力(MPa)等级代号用大写英文字母表示。A～K用于ANSI标准压力等级代号(其中I、J不用),L～Z用于国内标准压力等级代号(其中O、X不用)。常用国内标准压力等级代号如表23-3所示。
表23-3 常用国内标准压力等级代号
②第二单元
顺序号用阿拉伯数字表示,从1开始。
③第三单元
管道材质类别用大写英文字母表示,与顺序号组合使用。常用管道材质与代号对应表如表23-4所示。
表23-4 常用管道材质与代号对应表
第五部分
隔热、保温、防火、隔声代号用规定的一位(或两位)大写英文印刷体字母表示,其代号参见HG 20559.6—93《管道仪表流程图隔热、保温、防火和隔声代号》。若管道中没有隔热、保温、防火和隔声要求,则管道号中省略本部分。